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出版者:化学工业出版社

作者:郭振楚

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2005-8

价格:36.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502571498

丛书系列:

图书标签:

• 糖化学
• 碳水化合物
• 生物化学
• 有机化学
• 食品化学
• 营养学
• 化学
• 生物分子
• 糖类结构
• 代谢

矿物晶体学与结构分析 第一章：晶体学的基本概念与历史发展 本章旨在为读者构建一个坚实的晶体学基础。我们将从晶体这一物质形态的宏观现象入手，探讨其与非晶体的本质区别，包括长程有序性、界面性质及宏观对称性。随后，我们将深入探讨晶体学的历史沿革，追溯从早期矿物学家对晶面角度测量的经验总结，到17世纪牛顿爵士对晶体结构的初步猜想，直至19世纪结构测定的突破性进展。重点介绍勒内-朱斯特（René Just Haüy）的“整数率定律”及其对晶体具有有限、可分割组成单元的洞察。 我们将详细阐述晶体学的核心概念：点阵（Lattice）与晶胞（Unit Cell）。点阵被定义为在三维空间中无限重复的等同点的集合，是描述晶体内部原子排列的数学框架。晶胞则是构成点阵的最小重复单元。我们将分类介绍布拉菲点阵（Bravais Lattices）的14种类型，它们是所有可能晶体对称性的几何基础。此外，还将讨论晶胞的选择，如原始晶胞、体积心、面心等，及其对后续衍射分析的影响。 本章的最后部分将聚焦于晶体对称性。对称性是描述晶体结构最重要且最抽象的概念。我们将系统介绍群论在晶体学中的应用，详细阐述旋转轴、反演中心和反射面对晶胞几何形状的约束。重点分析32种点群（Point Groups）及其与七大晶系的对应关系。通过丰富的实例图示，帮助读者理解为何自然界中只允许出现特定类型的对称操作。 第二章：晶体结构衍射理论基础 理解晶体结构的关键在于“看清”原子在空间中的精确位置，而实现这一目标的主要工具是X射线衍射（XRD）。本章将深入探讨衍射现象背后的物理学原理。 首先，我们将回顾电磁波理论，特别是X射线的产生、性质及其与物质相互作用的机制，主要集中于电子对X射线的散射。随后，我们将引入关键的几何关系——斯托克斯定律（Laue Equations），这是描述晶体在特定入射角下产生衍射斑点的基本条件。 随后，我们将重点阐述布拉格定律（Bragg's Law）。布拉格定律从晶面反射的角度解释了衍射的条件，即波长、晶面间距与衍射角之间的精确关系 ($nlambda = 2dsin heta$)。本章将花费大量篇幅推导并应用该定律，解释如何通过测量衍射角来确定晶体的基本参数，如晶胞尺寸和晶轴长度。 为了从衍射强度反演出原子位置，我们需要理解结构因子（Structure Factor, $F_{hkl}$）。结构因子是对一个晶胞内所有原子散射能力的复数求和，它取决于原子的位置坐标和各自的散射因子（原子序数的函数）。我们将详细分析结构因子与晶胞中点群对称性的关系，并探讨如何利用结构因子的特定缺失衍射（Systematic Absences）来推断晶胞的类型（如体心、面心或端心）。 本章还将概述不同的衍射技术，如劳厄法、转晶法和粉末衍射，并初步介绍实验数据采集和衍射图谱的初步解析流程。 第三章：晶体结构解析：从衍射到原子坐标 本章是连接实验数据与最终结构模型的桥梁，核心在于如何从结构因子强度中提取出原子坐标。 我们将首先讨论相位问题（The Phase Problem）。由于实验只能测量衍射斑点的强度（即结构因子的模的平方），而无法直接获取其相位信息，这构成了结构解析中最核心的挑战。本章将系统介绍解决相位问题的几种主要方法： 1. 直接法（Direct Methods）：主要应用于小分子结构，基于概率统计关系（如Sayre方程）来估计少量强衍射斑的相位。我们将详细介绍E值、归一化结构因子和相位修正技术。 2. 重原子法（Heavy Atom Methods）：适用于结构中含有较大原子（如金属原子）的体系。介绍帕特森函数（Patterson Function）的应用，该函数仅依赖于结构因子的模，可用于定位重原子，进而推导轻原子的位置。 3. 分子替代法（Molecular Replacement）：当已知与待测晶体结构相似的参考结构时使用，通过平移和旋转搜索来确定未知晶体的相对位置。 一旦获得一组初步的相位估计，我们将进入结构精修阶段。结构精修的目的是最小化观测强度与理论计算强度之间的差异。本章将详细介绍最小二乘法（Least-Squares Refinement）在结构解析中的应用，包括如何构建误差函数、计算偏导数矩阵（Hessian Matrix）以及迭代修正原子坐标和温度因子（各向异性或各向同性）。 最后，本章将涵盖结构质量的评估标准，如$R$因子（残差因子）和残差电子云密度图的分析，确保最终得到的原子模型具有物理合理性。 第四章：晶体缺陷与材料性能 理想的晶体结构在现实中是不存在的。本章将探讨晶体中存在的各种晶体缺陷（Crystallographic Defects），它们对材料的物理、化学和电子性能起着决定性的作用。 我们将晶体缺陷按维度进行分类： 1. 点缺陷（Point Defects）：零维缺陷，包括空位（Vacancies）、间隙原子（Interstitials）、自填原子（Self-interstitials）、取代型杂质（Substitutional Impurities）以及Frenkel和Schottky缺陷。重点分析这些缺陷对材料扩散、电导率和着色的影响。 2. 线缺陷（Line Defects）：即位错（Dislocations）。我们将详细阐述边缘位错和螺旋位错的几何结构，引入Burgers矢量的概念来定量描述位错的强度和性质。重点讨论位错在塑性变形（如滑移和攀移）中的核心作用，这是理解金属材料力学性能的关键。 3. 面缺陷（Planar Defects）：二维缺陷，包括晶界（Grain Boundaries）、孪晶界（Twin Boundaries）和堆垛层错（Stacking Faults）。分析晶界对材料强度的影响（例如Hall-Petch效应），以及孪晶在某些材料中的重要性。 本章还将简要介绍更复杂的缺陷，如域墙（Domain Walls）和核化中心，并将缺陷理论与实际材料科学中的应用联系起来，例如半导体掺杂、扩散机制以及材料的蠕变行为。 第五章：常见晶体结构类型与应用 本章将以具体的实例，展示如何运用前述理论来描述和理解自然界及工程材料中的典型晶体结构。 我们将集中分析几种重要的晶体结构类型： 1. 简单结构：如氯化铯（CsCl）结构、氟化铯（CaF2）结构以及抗氟化钙（Anti-CaF2）结构。我们将计算其配位数和空间利用率（Packing Factor），并讨论这些几何参数如何影响离子化合物的稳定性（如容斥理论的适用性）。 2. 密堆积结构：深入研究六方最密堆积（HCP）和面心立方（FCC）结构，包括其堆垛顺序（ABAB... vs ABCABC...）和形成的空隙类型（四面体空隙和八面体空隙）。我们将使用这些模型来解释金属的晶体结构及其延展性。 3. 复杂结构：重点分析尖晶石（Spinel）结构 ($ ext{AB}_2 ext{O}_4$) 和钙钛矿（Perovskite）结构 ($ ext{ABX}_3$)。对于钙钛矿，我们将详细探讨容忍因子（Tolerance Factor）的意义，解释它如何决定结构稳定性和其在光电材料（如太阳能电池）中的重要性。 最后，本章将介绍晶体学在材料鉴定和质量控制中的实际应用，包括利用粉末衍射进行物相分析（Phase Identification）、确定材料的晶格常数、计算结晶度以及分析晶粒尺寸。

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我对这本书的评价是：它是一部非常“硬核”的参考书，但绝不晦涩难懂，前提是读者需要具备扎实的有机化学和基础生物学背景。这本书的难度梯度设置得比较陡峭，前几章可能还算温和，但一旦进入到鞘糖脂的生物合成途径，或者更深层次的糖基转移酶的催化机制探讨时，信息密度骤然增加，需要极高的专注力。我发现自己不得不经常停下来，查阅一些辅助的生物化学和物理化学概念。但正是这种挑战性，体现了它的价值所在——它不满足于停留在高中或本科初级的知识层面，而是直接面向研究生甚至科研人员的深度需求。对于那些希望在糖生物学领域做出一番研究的人来说，这本书无疑是构建起一个全面、前沿知识体系的基石，每一页都蕴含着值得推敲的学术深度和严谨性。

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这本《糖类化学》的深度和广度都超出了我的预期，它不像我之前读过的那些停留在基础概念介绍的教材，而是真正深入到了分子层面，探讨了糖类化合物的复杂结构和多样化功能。作者在阐述单糖、寡糖和多糖的结构异构性时，运用了大量的立体化学图示，这对于理解糖环构象、糖苷键形成机制至关重要。我特别欣赏它在解释酶促反应和非酶促褐变反应（如美拉德反应）时所展现出的化学洞察力，将抽象的反应机理清晰地可视化。书中对于糖的生物学功能，比如细胞识别、免疫应答中的糖链修饰，也有详尽的论述，这使得这本书不仅仅是纯化学的探讨，更是一本连接了生物学和材料科学的桥梁。对于一个希望从基础知识迈向前沿研究的化学专业学生来说，这本书提供的知识框架极其坚实，每一个章节都信息量爆炸，需要反复阅读和消化。它无疑为我打开了一个全新的视角去看待生命体中最基本却又最精妙的分子世界。

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这本书带给我的最大感受是，糖类远非我们日常生活中所见到的“甜味剂”那么简单，它是一个被严重低估的生命分子家族。《糖类化学》成功地将我们从“葡萄糖-蔗糖”的刻板印象中解放出来，带领我们探索了那些在生命活动中扮演着“信息载体”角色的复杂寡糖。书中关于O-GlcNAc修饰在细胞信号传导中的调控作用的讨论，彻底颠覆了我对蛋白质翻译后修饰的传统认知。此外，书中对人工合成复杂糖链的策略也进行了详尽的梳理，从化学合成的挑战到酶促合成的优势，都有坦诚的讨论。它不仅讲述了“是什么”，更着重于“如何做”和“为什么重要”，这种问题导向的叙述方式，极大地激发了我的研究兴趣，让我看到了未来深入钻研这一领域的所有可能性。

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说实话，拿到《糖类化学》这本书时，我原本是抱着一种“应付考试”的心态，觉得无非又是那些拗口的命名和繁琐的反应方程式堆砌。然而，阅读的过程却是一种逐步被吸引的体验。这本书的叙事方式非常流畅，它没有采用那种生硬的教科书腔调，反而更像是一位经验丰富的教授在耐心地为你拆解一个复杂的谜题。例如，在介绍唾液淀粉酶如何精准水解淀粉链时，作者巧妙地结合了晶体学数据和动力学模型，让我第一次真正理解了“酶的专一性”背后的物理化学基础。更让我惊喜的是，书中穿插了许多关于糖类在食品工业和制药领域应用的实例，比如如何利用糖的交联性质制作生物可降解材料，或者如何设计具有特定药理活性的糖肽药物。这种理论与实践的紧密结合，极大地提升了阅读的趣味性和实用性，让我看到了纯粹的有机化学知识是如何在现实世界中发挥巨大作用的。

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这本书的排版和图表设计简直是一场视觉盛宴，这在化学专业书籍中是难得的。很多涉及到复杂糖链分支和立体排布的结构图，如果只是文字描述，几乎是不可能在脑海中构建出完整图像的。但是《糖类化学》在这方面做得非常出色，每一个关键结构都有清晰、多角度的展示，颜色编码的运用也让区分不同官能团变得轻而易举。我尤其想提一下它对高级分析技术在糖化学中的应用介绍，比如核磁共振波谱法（NMR）在高阶糖分子结构解析中的应用，书中不仅解释了原理，还附带了真实的谱图案例，并指导读者如何解读那些复杂的化学位移和耦合常数。这对于我这种更偏向于实验分析的学生来说，无疑是极大的帮助，它让我感觉自己正在学习如何操作精密仪器，而不仅仅是背诵理论。可以说，这本书在提升学习体验方面，下了很大功夫。

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